网络层2019-11-23
网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽量大努力交付的数据报服务。不提供服务质量承诺。
各层中间设备：
物理层：转发器
数据链路层：网桥或桥接器
网络层：路由器
网络层以上：网关。
::=表示定义为
IP地址::={<网络号>,<主机号>}
A类、B类、C类都是单播地址（一对一通信）。
A、B、C类的网络号字段分为1,2,3字节长，最前面的类别位分别为：0、10、110
A、B、C类的主机号字段分别为3、2、1字节长。
D类为多播的（一对多通信）
E类地址保留。
A类：1个字节的网络号字段。7个网络号为126个（2的7次方-2），全0位本网络，全1,127位环回地址。3个字节的主机号。最大主机数是2的24次方-2,即16777214.
全0位本主机，全1 为所有主机。IP地址共有2的32次方个地址，整个A类地址空间共有2的31次方个地址占整个IP地址空间的50%。
B类：2个字节的网络号字段。14个网络号（2的14次方-1）16383个，128.0.0.0是不指派的，可指派的最小地址128.1.0.0，2个字节的主机号。最大主机数是2的16次方-2,即65534
全0位本主机，全1 为所有主机。IP地址共有2的32次方个地址，整个B类地址空间共有2的30次方个地址占整个IP地址空间的25%。
C类：3个字节的网络号字段。21个网络号（2的21次方-1）2097151个，192.0.0.0是不指派的，可指派的最小地址192.0.1.0，2个字节的主机号。最大主机数是2的8次方-2,即254,全0位本主机，全1 为所有主机。IP地址共有2的32次方个地址，整个C类地址空间共有2的29次方个地址占整个IP地址空间的12.5%。
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，IP地址是网络层及以上层使用的逻辑地址。IP地址是用软件实现的。
MAC帧在传送时使用的源地址和目的地址是硬件地址。写在MAC地址首部。
IP地址放在IP数据报的首部，物理地址放在MAC帧的首部。
地址解析协议ARP：IP地址转换成物理地址
RARP：物理地址转换成IP地址。
ARP：高速缓存中存放一个IP地址到硬件地址的映射表。并动态更新。
同一网络的主机用ARP协议直接找到，如果不同网络利用ARP协议找到其通往主机的路由器地址，通过路由器转发。
IP首部可变部分：1-40字节不等。
路由表中信息：（目的网络地址，下一跳地址）
三级IP地址：
IP地址::={<网络号>,<子网号>,<主机号>}
不管有没有划分子网，只要将IP地址和子网掩码逐位与即可得到网络地址。
子网掩码可以更便于查找路由表。
路由表包含：目的网络地址、子网掩码、下一跳地址。
无分类的两级编址：
IP地址::={<网络前缀>,<主机号>}
网际控制报文协议ICMP：
ICMP差错报文五种：
1、终点不可达
2、源点抑制
3、时间超过
4、参数问题
5、改变路由（重定向）
ICMP询问报文：
1、回送请求和回答
2、时间戳请求和回答
ping命令使用ICMP的回送请求与回送回答报文，是应用层直接使用网络层的例子。
traceroute用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。
路由选择算法要求：
1、算法必须正确完整。
2、算法在计算上应简单。
3、算法应适应通信量和网络拓扑的变化
4、算法应稳定
5、算法应公平
6、算法应最佳
内部网关协议（IGP）
外部网关协议（EGP）
RIP是IGP最为广泛的一种，是一种分布式基于距离向量的路由选择协议。
RIP适用于小型互联网，距离成为跳数。<16跳
RIP协议特点：
1、仅和相邻的路由交换信息。
2、交换的信息是当前路由器所知道的全部信息。
3、按固定时间交换信息。
RIP协议报文格式：
使用UDP传送的。
好消息传的快，坏消息传的慢。
内部网关协议OSPF（开放最短路径优先）：
使用分布式的链路状态协议。
利用IP数据报传送。
外部网关协议BGP：
采用路径向量路由选择协议。
只能力求寻找一条能够到达目的网络的且比较好的路由，并非要寻找一条最佳路由。
多播组的标识符就是IP地址中的D类地址。D类地址前四位1110，因此D类地址范围是224.0.0.0到239.255.255.255.
多播数据报和一般IP地址区别：使用D类IP地址作为目的地址，并且首部中的协议字段值为2，表明使用IGMP协议。
IP多播两种：只在本局域网上进行硬件多播，在因特网的范围进行多播。
IGMP协议让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主机参与或退出了某个多播组。
专用地址：
10.0.0.0~10.255.255.255
172.16.0.0~172.31.255.255
192.168.0.0 ~192.168.255.255
网络地址转换NAT:将内部地址转换成全球IP地址。